设计模式例子

策略模式（Strategy Pattern）

1. 策略模式 (Strategy Pattern):

   • 定义一系列算法，将每个算法都封装起来，并使它们之间可以互换。
   • 例如：java.util.Comparator

以下是一个简单的Java策略模式的例子，涉及一个商品的价格计算场景。我们将定义一个PriceCalculator类，它使用不同的价格计算策略来计算商品的最终价格。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;// 策略接口
interface PricingStrategy {double calculatePrice(double originalPrice);
}// 具体策略1：打折策略
class DiscountPricingStrategy implements PricingStrategy {private double discountRate;public DiscountPricingStrategy(double discountRate) {this.discountRate = discountRate;}@Overridepublic double calculatePrice(double originalPrice) {return originalPrice * (1 - discountRate);}
}// 具体策略2：满减策略
class FullReductionPricingStrategy implements PricingStrategy {private double threshold;private double reductionAmount;public FullReductionPricingStrategy(double threshold, double reductionAmount) {this.threshold = threshold;this.reductionAmount = reductionAmount;}@Overridepublic double calculatePrice(double originalPrice) {return originalPrice >= threshold ? originalPrice - reductionAmount : originalPrice;}
}// 上下文类，用于设置和执行策略
class PriceCalculator {private PricingStrategy pricingStrategy;public void setPricingStrategy(PricingStrategy pricingStrategy) {this.pricingStrategy = pricingStrategy;}public double calculateFinalPrice(double originalPrice) {if (pricingStrategy == null) {throw new IllegalStateException("Pricing strategy not set");}return pricingStrategy.calculatePrice(originalPrice);}
}public class StrategyPatternExample {public static void main(String[] args) {// 创建商品价格计算器PriceCalculator priceCalculator = new PriceCalculator();// 商品原始价格double originalPrice = 100.0;// 使用打折策略PricingStrategy discountStrategy = new DiscountPricingStrategy(0.2);priceCalculator.setPricingStrategy(discountStrategy);double discountedPrice = priceCalculator.calculateFinalPrice(originalPrice);System.out.println("Discounted Price: " + discountedPrice);// 使用满减策略PricingStrategy fullReductionStrategy = new FullReductionPricingStrategy(80.0, 10.0);priceCalculator.setPricingStrategy(fullReductionStrategy);double reducedPrice = priceCalculator.calculateFinalPrice(originalPrice);System.out.println("Reduced Price: " + reducedPrice);}
}

这个例子中，PricingStrategy是一个策略接口，具体的打折策略和满减策略分别实现了这个接口。PriceCalculator是上下文类，用于设置和执行不同的策略。在main方法中，我们创建了一个商品价格计算器，分别使用了打折策略和满减策略来计算最终价格。你可以运行这个例子，看到不同策略下的最终价格计算结果。

观察者模式（Observer Pattern）

• 定义了一种一对多的依赖关系，使得当一个对象改变状态时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。
• 例如：java.util.Observer 和 java.util.Observable

当涉及观察者模式时，通常会有一个主题对象（Subject），它会维护一个观察者（Observer）列表，并通知这些观察者当其状态发生改变。下面是一个简单的 Java 观察者模式示例，模拟了一个简单的新闻发布系统。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;// 主题接口
interface Subject {void registerObserver(Observer observer);void removeObserver(Observer observer);void notifyObservers(String news);
}// 具体主题类
class NewsPublisher implements Subject {private List<Observer> observers;private String latestNews;public NewsPublisher() {this.observers = new ArrayList<>();}@Overridepublic void registerObserver(Observer observer) {observers.add(observer);}@Overridepublic void removeObserver(Observer observer) {observers.remove(observer);}@Overridepublic void notifyObservers(String news) {for (Observer observer : observers) {observer.update(news);}}// 模拟新闻发布public void publishNews(String news) {this.latestNews = news;notifyObservers(news);}
}// 观察者接口
interface Observer {void update(String news);
}// 具体观察者类
class NewsSubscriber implements Observer {private String subscriberName;public NewsSubscriber(String subscriberName) {this.subscriberName = subscriberName;}@Overridepublic void update(String news) {System.out.println(subscriberName + " received news: " + news);}
}public class ObserverPatternExample {public static void main(String[] args) {// 创建新闻发布者NewsPublisher publisher = new NewsPublisher();// 创建订阅者Observer subscriber1 = new NewsSubscriber("Subscriber 1");Observer subscriber2 = new NewsSubscriber("Subscriber 2");// 订阅新闻publisher.registerObserver(subscriber1);publisher.registerObserver(subscriber2);// 发布新闻publisher.publishNews("Breaking News: Observers pattern example!");// 移除一个订阅者publisher.removeObserver(subscriber2);// 再次发布新闻publisher.publishNews("Second Edition: More updates!");}
}

这个示例中，NewsPublisher 是主题类，负责管理观察者列表并通知它们有关最新新闻的更新。NewsSubscriber 是具体的观察者类，实现了 Observer 接口。在 main 方法中，创建了一个新闻发布者，并添加了两个订阅者。当发布者发布新闻时，所有订阅者都会收到相应的新闻更新。可以运行这个示例来查看观察者模式的效果。

模板方法模式（Template Method Pattern）

• 定义一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中。
• 例如：java.util.Collections#sort()

模板方法模式通常涉及一个抽象类定义了一个算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中。以下是一个简单的 Java 模板方法模式的例子，模拟了一种饮料制作的过程。

// 模板方法抽象类
abstract class BeverageTemplate {// 模板方法，定义了饮料制作的步骤public final void makeBeverage() {boilWater();brew();pourInCup();addCondiments();System.out.println("Beverage is ready!");}// 具体步骤1：烧水private void boilWater() {System.out.println("Boiling water");}// 具体步骤2：冲泡protected abstract void brew();// 具体步骤3：倒入杯中private void pourInCup() {System.out.println("Pouring into cup");}// 具体步骤4：加调料protected abstract void addCondiments();
}// 具体类1：制作咖啡
class Coffee extends BeverageTemplate {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Brewing coffee grounds");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding sugar and milk");}
}// 具体类2：制作茶
class Tea extends BeverageTemplate {@Overrideprotected void brew() {System.out.println("Steeping the tea");}@Overrideprotected void addCondiments() {System.out.println("Adding lemon");}
}public class TemplateMethodPatternExample {public static void main(String[] args) {// 制作咖啡BeverageTemplate coffee = new Coffee();System.out.println("Making coffee...");coffee.makeBeverage();System.out.println();// 制作茶BeverageTemplate tea = new Tea();System.out.println("Making tea...");tea.makeBeverage();}
}

在这个例子中，BeverageTemplate 是模板方法抽象类，它定义了一个 makeBeverage 模板方法，其中包含了制作饮料的通用步骤，如烧水、冲泡、倒入杯中和加调料。Coffee 和 Tea 是具体的子类，分别实现了 brew 和 addCondiments 方法以定制制作咖啡和茶的具体步骤。

在 main 方法中，创建了一个咖啡对象和一个茶对象，并分别调用它们的 makeBeverage 方法。你可以运行这个示例来查看模板方法模式的实际应用。